Иммуногистохимическое обоснование возможности использования электрохимического метода с применением нанотехнологических биосенсоров для оценки активности щелочной фосфатазы в ткани колоректальной карциномы

DOI: https://doi.org/10.29296/24999490-2024-03-05

А.Н. Белкин(1), Г.Г. Фрейнд(1), А.Г. Кочетов(2)
1-ФГБОУ ВО «Пермский государственный медицинский университет им. акад. Е.А. Вагнера» Минздрава РФ,
Российская Федерация, 614000, Пермь, ул. Петропавловская, 26;
2-АНО ДПО «Институт лабораторной медицины»,
Российская Федерация, 117042, Москва, Ленинградский проспект, 80Г, офис 911А

Введение. Щелочная фосфатаза (ЩФ) – фермент из класса гидролаз, широко представленный в тканях и органах человека. Кишечная ЩФ – одна из изоформ фермента, которая экспрессируется в слизистой оболочке на всем протяжении кишечника и является маркером дифференцировки кишечного эпителия. Известно, что продукты химической реакции между кишечной ЩФ и специфическим субстратом – 1-нафтилфосфатом обладают электрохимической активностью. Это позволяет оценить активность фермента в биологических тканях с помощью электрохимического метода с применением нанотехнологических биосенсоров. Цель исследования: оценить диагностическую значимость электрохимического метода оценки активности ЩФ путем сопоставления с результатами гистологического и иммуногистохимического (ИГХ) исследований при колоректальной карциноме (КРК). Материал и методы. Проведено параллельное электрохимическое и морфологическое (гистологическое и ИГХ с антителами к кишечной ЩФ) исследование материала КРК и слизистой оболочки толстой кишки вне опухоли 78 пациентов. Результаты. У 70 пациентов сила тока, полученная при электрохимическом исследовании биоптатов опухолей, была значительно ниже (49,2 нА (95% ДИ 41,3–88,9), чем в биоптатах слизистой оболочки кишки вне опухоли (119,7нА (95% ДИ 96,8–167,1), p
Ключевые слова: 
щелочная фосфатаза, колоректальная карцинома, электрохимический метод, иммуногистохимический метод, биосенсоры
Для цитирования: 
Белкин А.Н., Фрейнд Г.Г., Кочетов А.Г. Иммуногистохимическое обоснование возможности использования электрохимического метода с применением нанотехнологических биосенсоров для оценки активности щелочной фосфатазы в ткани колоректальной карциномы. Молекулярная медицина, 2024; (3): 34-39https://doi.org/10.29296/24999490-2024-03-05
Список литературы: 
  1. Rawla P., Sunkara T., Barsouk A. Epidemiology of colorectal cancer: incidence, mortality, survival, and risk factors. Prz Gastroenterol. 2019; 14 (2): 89–103. DOI: 10.5114/pg.2018.81072
  2. National Cancer Institute. Surveillance, epidemiology, and end results program (SEER). http://seer.cancer.gov
  3. Muginova S.V., Zhavoronkova A.M., Polyakov A.E., Shekhovtsova T.N. Application of alkaline phosphatases from different sources in pharmaceutical and clinical analysis for the determination of their cofactors; zinc and magnesium ions. Anal Sci. 2007; 23: 357–63. DOI: 10.2116/analsci.23.357
  4. Metwalli O.M., Mourand F.E. Studies on organ-specific alkaline phosphatases in relation to their diagnostic value. Z Ernahrung Swiss. 1980; 19: 154–8. DOI: 10.1007/BF02018779
  5. Molnár К., Vannay А., Szebeni В., Fanni Bánki N., Sziksz E., Cseh Á., Győrffy H., László Lakatos P., Papp M., Arató A., Veres G. Intestinal alkaline phosphatase in the colonic mucosa of children with inflammatory bowel disease World J. Gastroenterol. 2012; 18: 3254–9. DOI: 10.3748/wjg.v18.i25.3254
  6. Narisawa S., Huang L., Iwasaki A., Hasegawa H., Alpers D.H., Millán J.L. Accelerated fat absorption in intestinal alkaline phosphatase knockout mice. Mol. Cell. Biol. 2003; 23: 7525–30. DOI: 10.1128/MCB.23.21.7525-7530.2003
  7. Tuin A., Poelstra K., de Jager-Krikken A., Bok L., Raaben W., Velders M. P., Dijkstra G. Role of alkaline phosphatase in colitis in man and rats. Gut. 2009; 58 (3): 379–87. DOI: 10.1136/gut.2007.128868
  8. Akiba Y., Mizumori M., Guth P.H., Engel E., Kaunitz J.D. Duodenal brush border intestinal alkaline phosphatase activity affects bicarbonate secretion in rats. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2007; 293 (6): 1223–33. DOI: 10.1152/ajpgi.00313.2007
  9. Estaki M., DeCoffe D., Gibson D.L. Interplay between intestinal alkaline phosphatase, diet, gut microbes and immunity. World J. Gastroenterol. 2014; 20 (42): 15650–6. DOI: 10.3748/wjg.v20.i42.15650
  10. Chen K.T., Malo M.S., Moss A.K., Zeller S., Johnson P., Ebrahimi F., Mostafa G., Alam S.N., Ramasamy S., Warren H.S., Hohmann E.L., Hodin R.A. Identification of specific targets for the gut mucosal defense factor intestinal alkaline phosphatase. Am. J. Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2010; 299 (2): 467–75. DOI: 10.1152/ajpgi.00364.2009
  11. Moss D.W. Alkaline phosphatase isoenzymes. Clin Chem. 1982; 28 (10): 2007–16.
  12. Wilkers J.M., Gamer A., Peters T.J. Studies on the localization and properties of rat duodenal HCO3-ATPase with special relation to alkaline phosphatase. Biochim Biophys Acta. 1987; 924 (1): 159–66. DOI: 10.1016/0304-4165(87)90083-3
  13. Singh S.B., Lin H.C. Role of Intestinal alkaline phosphatase in innate immunity. Biomolecules. 2021; 11 (12): 1784. DOI: 10.3390/biom11121784
  14. Hinnebusch B.F., Siddique A., Henderson J.W., Malo M.S., Zhang W., Athaide C.P., Abedrapo M.A., Chen X., Yang W.V., Hodin R.A. Enterocyte differentiation marker intestinal alkaline phosphatase is a target gene of the gut-enriched Kruppel-like factor. Am. J. Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2004; 286 (1): 23–30. DOI: 10.1152/ajpgi.00203.2003
  15. Barnard J.A., Warwick G. Butyrate rapidly induces growth inhibition and differentiation in HT-29 cells. Cell Growth Differ. 1993; 4 (6): 495–501.
  16. Kabat E. A., Furth J. A histochemical study of distribution of alkaline phosphatase in various normal and neoplastic tissues. Am. J. Pathol. 1941; 17 (3): 303–18.
  17. Li M., Jiang F., Xue L., Peng C., Shi Z., Zhang Z., Li J., Pan Y., Wang X., Feng C., Qiao D., Chen Z., Luo Q., Chen X. Recent Progress in Biosensors for Detection of Tumor Biomarkers. Molecules. 2022; 27 (21): 7327. DOI: 10.3390/molecules27217327
  18. Верник С., Белкин А.Н., Фрейнд Г.Г., Кацнельсон М.Д., Шахам-Диаманд Й., Лицын С.Н., Четвертных В.А. Морфологическое обоснование возможности использования электрохимических биосенсоров в диагностике колоректального рака. Пермский медицинский журнал. 2012; 5: 5–7. [Vernik S., Belkin A.N., Freynd G.G., Katsnelson M.D., Shaham-Diamand Y., Litsyn S.N., Chetvertnykh V.A. Morphological substantiation of the possibility of using electrochemical biosensors in the diagnosis of colorectal cancer. Perm Medical Journal. 2012; 5: 5–7 (in Russian)].
  19. Шелудько В.С. Девяткова Г.И. Теоретические основы медицинской статистики (статистические методы обработки и анализа материалов научно-исследовательских работ): методические рекомендации, 3-е изд., исправленное и дополненное. Пермь: ФГБОУ ВО «ПГМУ имени академика Е.А. Вагнера» Минздрава России; 2016; 80. [Sheludko V.S. Devyatkova G.I. Theoretical foundations of medical statistics (statistical methods of processing and analysis of research materials): methodological recommendations, 3rd ed., corrected and expanded. Perm: Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “Perm State Medical University named after Academician E.A. Wagner» of the Russian Ministry of Health; 2016; 80 (in Russian)].
  20. Ланг Т.А., Сесик М. Описание статистики в медицине. Руководство для авторов, редакторов и рецензентов. М.: Практическая медицина, 2011; 480. [Lang T.A., Sesik M. Description of statistics in medicine. A guide for authors, editors and reviewers. M.: Practical Medicine, 2011; 480 (in Russian)].
  21. Song Z.M., Brookes S.J., Costa M. Characterization of alkaline phosphatase-reactive neurons in the guinea-pig small intestine. Neuroscience. 1994; 63 (40): 1153–67. DOI: 10.1016/0306-4522(94)90580-0
  22. Stewart C. Leukocyte alkaline phosphatase in myeloid maturation. Pathol. 1974; 6 (3): 287–93. DOI: 10.3109/00313027409068999
  23. Kumar V., Abbas A., Aster J. Robbins basic pathology 9th edition. Saunders, 2012; 928.